Come funziona il progetto EoT (Energy of Things), quello che Terna sta realizzando per bilanciare nel prossimo futuro la domanda e la produzione di energia elettrica? La società che gestisce la rete elettrica nazionale nonché il più grande operatore indipendente di reti in Europa per la trasmissione di elettricità – sede a Roma, 2,6 miliardi di euro di fatturato, società quotata in Borsa Italiana e guidata dal Ceo Stefano Antonio Donnarumma – deve affrontare un problema rilevante e tecnicamente complicato: quello legato all’aumento esponenziale delle tecnologie che consumano energia elettrica (si pensi alle pompe di calore) e di quelli, piccoli e “discontinui”, che la generano (ad esempio, i pannelli fotovoltaici). Come garantire un costante equilibrio tra immissione e prelievo di energia elettrica in un sistema dove le grandi centrali, che oggi svolgono questo servizio, saranno sempre di meno?
Terna, insieme ad altri cinque operatori di rete – due tedeschi, uno svizzero, un olandese e uno austriaco – ha dato vita a una joint-venture Equigy, cha anzitutto ha l’obiettivo di favorire la contribuzione più estesa possibile a livello internazionale di dispositivi di diversa taglia e “ruolo” differente – sistemi che consumano, come quelli di climatizzazione per il riscaldamento e il raffrescamento delle abitazioni; e altri che producono, come gli impianti fotovoltaici; o altri ancora in grado di prelevare e immettere energia in rete, come le auto elettriche. In secondo luogo, ha lo scopo di far sì che siano gli stessi titolari di questi device a contribuire alla sicurezza del sistema elettrico. Come? Equigy è una piattaforma che, a differenza di quanto accade oggi, consente la partecipazione attiva non soltanto della produzione, ma anche del consumo. In realtà, è proprio quest’ultimo l’elemento su cui si gioca gran parte della partita della transizione energetica.
Se ad esempio, nel 2030, 8 o 9 milioni di auto elettriche venissero contemporaneamente attaccate alla colonnina alle sette di sera per ricaricare le batterie, potrebbero verificarsi criticità per il corretto funzionamento del sistema. Se gestite opportunamente e in maniera intelligente, invece, le auto elettriche possono rappresentare una importante risorsa di flessibilità per la rete. E così, trovando un accordo con i titolari affinché prelevino energia a orari differenziati nel corso della giornata, pur nel rispetto delle loro esigenze di ricarica, il sistema sarà bilanciato e il titolare ne avrà un vantaggio economico. Lo stesso vale per l’industria. Ma come può funzionare un sistema del genere? Anche grazie alla tecnologia blockchain, libro mastro digitalizzato in grado di registrare milioni di transazioni. E grazie all’intelligenza artificiale, che permetterà di prevedere quando modulare, e quindi alzare o abbassare i consumi, senza disagi per le utenze. Di tutto questo abbiamo parlato con il responsabile Strategia di Sistema di Terna, Luca Marchisio.
Il dispacciamento
Partiamo da un assunto: una rete elettrica non può accumulare energia nei “fili”. Esistono infrastrutture per immagazzinarla (pompaggi, batterie) ma in generale l’energia elettrica è difficile e costosa da immagazzinare e, quindi, le reti necessitano di un equilibrio istantaneo tra immissioni e prelievi. Altre forme di energia, come ad esempio il metano o l’idrogeno, possono essere più facilmente immagazzinate e comunque godono, almeno in parte, di un “polmone” rappresentato dai tubi che le trasportano. Si deve quindi produrre, istante per istante, la quantità di elettricità richiesta dall‘insieme dei consumatori (famiglie e aziende) e gestirne la trasmissione in modo che l’offerta e la domanda siano sempre in equilibrio, garantendo così la continuità e la sicurezza della fornitura del servizio. La gestione in tempo reale di questi flussi di energia sulla rete si chiama dispacciamento.
«Possiamo spiegarlo con un esempio: se sono in bicicletta e continuo a pedalare sempre con la stessa intensità, in discesa la mia velocità aumenterà mentre in salita rallenterò. Se il mio obiettivo è quello di avere una velocità costante, a prescindere dalla pendenza e dal percorso, dovrò fare continue correzioni, che i colleghi del dispacciamento attuano sia con interventi manuali sia con una serie di sistemi automatici» afferma Marchisio. In Italia il dispacciamento è una attività che svolge Terna, che si avvale di un sistema (interconnesso a quello europeo) ad alta tecnologia, che fa capo al Centro nazionale di controllo, il cuore del sistema elettrico italiano: qui, in una sala con oltre 100 schermi e un wallscreen di 40 metri quadrati, Terna monitora centinaia di linee di trasmissione (la rete in alta tensione è composta da circa 75 mila km di infrastrutture), le interconnessioni con l’estero (il nostro Paese ne ha attive 26), comprese quelle realizzate attraverso cavi sottomarini.
Una rete e un mercato dell’energia in evoluzione
Storicamente, il dispacciamento è un’attività che viene eseguita aumentando o diminuendo la produzione di energia circolante in rete, agendo sull’offerta, quella delle grandi centrali. Il fatto è che il meccanismo sta diventando sempre più complicato. «Il sistema è sempre più alimentato da fonti di produzione intermittenti, come i pannelli solari e gli impianti eolici. E, in futuro, questa sarà la normalità, un sistema quindi in cui la produzione dipenderà sempre più dalle condizioni meteo del momento. Parallelamente, anche la domanda sarà sempre più condizionata da nuovi fattori, come il bisogno di mobilità (auto elettriche), climatizzazione (pompe di calore) e cottura cibi (piani a induzione). Non potendo agire su sole e vento sarà necessario intervenire anche sulla domanda per garantire l’equilibrio del sistema» continua Marchisio.
Ma come si fa ad agire sulla domanda, considerata la molteplicità delle fonti? Qui entrano in campo gli aggregatori. Sono operatori del mercato elettrico che associano in un’unica unità virtuale diverse unità di produzione e consumo distribuite. Costituiscono una figura chiave del nuovo mercato dell’energia, perché consentono a tutti gli impianti cosiddetti “non rilevanti” (in Italia ad oggi tutti quelli inferiori a o uguali a 10 MW) nonché ai consumatori di energia di offrire, indirettamente, servizi di dispacciamento. Gli aggregatori, in pratica, partecipano già oggi alle aste di Terna in quanto titolari di Uvam, Unità Virtuale di Aggregazione Mista – che sono realtà aperte a unità di produzione, consumo e accumulo. I componenti dell’Uvam rendono disponibile flessibilità a salire (aumentando la produzione o riducendo il consumo) oppure a scendere (riducendo la produzione o aumentando il consumo). Secondo le regole stabilite dall’Arera, Terna remunera la flessibilità con una componente fissa che remunera la disponibilità della risorsa, aggiudicata con aste al ribasso, e una componente variabile che dipende dall’effettiva attivazione del servizio. Ad esempio, sono aggregatori Enel X, Ego Energy, Engie. «Un conto è un’offerta da 10 MW, un altro è una da 1 kW. L’aggregatore raggruppa tante offerte elementari e le “trasforma” in un’offerta aggregata, dovendo quindi gestire un numero molto elevato di transazioni elementari. Senza questa figura, il sistema non potrebbe funzionare» spiega Marchisio.
Perché è necessaria una piattaforma come Equigy?
Equigy è una piattaforma, o meglio una “Crowd Balancing Platform” (Cbp), che ha come obiettivo ultimo quello di abilitare anche le piccole risorse distribuite di flessibilità ai mercati dei servizi per supportare il bilanciamento della rete e garantire la sicurezza nell’approvvigionamento dell’energia nell’ambito della transizione ecologica. La realizzazione di una piattaforma si è resa necessaria perché si è capito che negli scenari futuri sarà necessario fare leva su tutte le risorse di flessibilità, compresi i consumi. E senza questo cambiamento di paradigma, in prospettiva «sarebbe più complicato raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione fissati dall’Ue e, sicuramente, più costoso. Le rinnovabili e tutti i device distribuiti, invece, rappresentano una risorsa fondamentale per la transizione energetica».
E come si intende farlo? Anche qui, per capire, è meglio ricorrere a un esempio. «Se tutte le auto elettriche fossero messe in ricarica alla stessa ora, nei garage, ipotizziamo alle 22 di sera, è chiaro che il sistema ne risentirebbe; ma se i possessori di auto accettassero una modulazione oraria intelligente delle operazioni di charging, il sistema non risulterebbe sovraccaricato da una domanda eccessiva e, al contempo, potrebbe sfruttare al meglio la generazione rinnovabile. Alla fine, al titolare del veicolo poco importa se questo verrà ricaricato alle 4 del mattino o alle 6. Ciò che conta, per lui, è che al mattino la macchina sia pronta quando ha la necessità di utilizzarla» le parole di Marchisio.
Lo stesso vale per il riscaldamento domestico. «Non è importante che la temperatura sia stabile sempre a 20 gradi perché se si scende a 19 quando c’è meno produzione e si sale a 21 quando ce n’è di più, al consumatore non cambia nulla» dice Marchisio. Esempi analoghi si possono fare per l’industria. «Anche nella manifattura, ad esempio, lì dove occorrono grandi volumi di aria compressa, i compressori possono essere attivati in modo intelligente, sfruttando la capacità di accumulo dei serbatoi normalmente presenti in impianto e valorizzando così questa flessibilità per ridurre il costo dell’energia» spiega Marchisio. In pratica, occorre fare un “patto con gli utenti”, che consenta di intervenire sulla potenza scambiata con la rete con l’obiettivo di conferirle maggiore sicurezza ed efficienza e quindi, in definitiva, permettendo di massimizzare la produzione rinnovabile e, dunque, la sua sostenibilità.
In realtà, qualcosa di simile già esiste, ma riguarda per lo più le grandi aziende manifatturiere. Infatti, uno degli strumenti di cui Terna dispone – ai fini dell’esercizio in sicurezza del sistema elettrico e, in particolare, al fine di mitigare il rischio di disalimentazioni nelle diverse condizioni di esercizio – è il servizio di interrompibilità. Questo servizio è approvvigionato attraverso procedure competitive effettuate da Terna sulla base di regole definite dall’Arera e di indirizzi del Ministro dello Sviluppo economico. In situazioni emergenziali si operano dei distacchi ai carichi presenti nei siti industriali di una serie di utenti con i quali è stato stipulato un apposito contratto. Questi vengono definiti appunto interrompibili e, in cambio della loro disponibilità ad avere dei carichi disalimentabili da remoto, ottengono uno specifico riconoscimento economico.
Come nel caso dell’interrompibilità, anche in quello della piattaforma gli utenti avrebbero dei vantaggi perché, come corrispettivo del comportamento “virtuoso”, possono ottenere benefici economici, risparmiando sulla bolletta. «Da questo punto di vista, i segnali di prezzo possono assumere un grande rilievo» – afferma Marchisio. Sotto questo profilo, assume un grande rilievo l’auto elettrica, che per funzionare ha bisogno di prelevare energia, ma che può anche scaricare la potenza accumulata quando non è necessaria e quando è collegata alla colonnina. I veicoli elettrici, cioè, possono realizzare uno scambio bi-direzionale con la rete. In previsione di ciò, peraltro, Terna ha dato vita a un dimostratore sperimentale, l’E-mobility Lab. Nella sede di Torino ospita diverse tipologie di auto elettriche, infrastrutture di ricarica e sistemi di aggregazione in costante rinnovo e rotazione, con lo scopo di approfondirne le caratteristiche tecniche e trasformarle in risorse di flessibilità per il sistema elettrico, sia in modalità di carica (V1G) sia in modalità di scarica (V2G o Vehicle to Grid).
Una piattaforma basata sulle blockchain
Come sarà strutturata la piattaforma? Con la tecnologia Blockchain. Questa consiste in un registro digitale le cui voci sono raggruppate in “blocchi”, concatenati in ordine cronologico, e la cui integrità è garantita dall’uso della crittografia. Si possono registrare tutte le transazioni, e la struttura dati è condivisa e immutabile. Infatti, l’aggiunta di un nuovo blocco è regolata da un protocollo condiviso. Una volta autorizzata l’aggiunta del nuovo blocco, ogni nodo aggiorna la propria copia privata. La natura stessa della struttura dati garantisce l’assenza di una sua manipolazione futura.
Chi si occuperà di realizzarla? La tecnologia e il software saranno sviluppati da Equigy secondo le indicazioni dei gestori di rete che partecipano all’iniziativa, con la garanzia del loro ruolo terzo e neutrale rispetto a logiche di mercato, e il supporto tecnico di tutti gli stakeholders coinvolti. È intenzione di Terna, infatti, coinvolgere nello sviluppo della piattaforma sin dalle fasi iniziali soggetti quali aggregatori, altri gestori di rete e fornitori di tecnologia, allo scopo di trovare soluzioni efficienti e condivise. In ogni caso, il sistema non è esclusivo e sarà facoltà dell’aggregatore decidere se avvalersi o meno dei servizi della piattaforma. «Sarà però una rete proprietaria, non pubblica come quella dei Bitcoin, ad esempio. Per accedere occorrerà la registrazione e una password» dice ancora Marchisio. La piattaforma è uno strumento pensato per facilitare la partecipazione al mercato di queste risorse, riducendo le barriere di ingresso e gli oneri di partecipazione; non si sostituisce in alcun modo alle competenze core degli Aggregatori ai quali rimane affidato il compito di decidere su quale categoria di device è opportuno agire a un certo orario della giornata facendo leva anche su algoritmi di intelligenza artificiale e machine learning.
Strumenti naturalmente connessi alla piattaforma
Un altro passo fondamentale, secondo Marchisio, è la promozione dello sviluppo di device che siano nativamente connessi alla blockchain, invece che collegati solo a internet. «È una questione di protocolli standard che Equigy deve definire insieme ai partner e, auspicabilmente, agli enti che si occupano di normativa tecnica: in questo modo, si possono verificare le prestazioni e determinare direttamente le partite economiche». Ma quali device? Si pensa soprattutto a veicoli elettrici, stabilimenti produttivi, mini-impianti residenziali e industriali, scaldacqua elettrici e sistemi a pompa di calore, sistemi di accumulo abbinati al fotovoltaico.
Una piattaforma sempre più integrata
Equigy è un progetto pan-europeo, ma è nato al di fuori dei tipici schemi di iniziative legate alle indicazioni normative e legislative europee. La piattaforma nasce come mezzo tecnologico per rispondere alle necessità operative dei gestori di rete, con un approccio sistemico volto a massimizzare il beneficio per tutti gli stakeholders coinvolti (aggregatori, manufacturers, consumatori).
Queste, per ora, le tappe da ricordare.
Il primo dicembre 2020 Terna, TenneT GmbH (Germania), TenneT Tso BV (Olanda) e Swissgrid (Svizzera), in qualità di soci fondatori, hanno costituito Equigy, una Joint Venture aperta all’inclusione di ulteriori TSO europei. Il 2 febbraio 2021 un altro Tso (gestore della rete di trasmissione) è entrato a far parte di Equigy: si tratta dell’austriaco APG, che è quindi diventato il quinto partner europeo. Il 16 dicembre 2021 anche TransnetBW entra a far parte di Equigy, come secondo Tso tedesco.
La tempistica
Quando sarà a regime la piattaforma? Nelle sue prime release la piattaforma è già disponibile, ma per vederne i frutti occorrerà qualche anno. Secondo il Pniec (scenario energetico nazionale che verrà rivisto al rialzo a seguito dei nuovi target europei) nel 2030 ci saranno 6 milioni di auto elettriche circolanti. Assumendo una capacità media del “serbatoio” di 40 kWh la semplice moltiplicazione ci porterebbe a una capacità di accumulo pari a 240 GWh, valore 5 volte superiore alla capacità di accumulo che, sempre secondo il PNIEC, sarà necessario realizzare per integrare le rinnovabili. «Attualmente – conclude Marchisio – i mercati delle flotte sembrano quelli con il maggior potenziale. Ad esempio, Stellantis ha partecipato alla prima asta del progetto pilota sulla Fast Reserve che Terna ha indetto a fine 2020, aggiudicandosi ben 25 MW che saranno messi quindi a servizio del dispacciamento. A questo scopo, a Mirafiori l’azienda disporrà di un parco di oltre 500 auto elettriche collegate a colonnine bidirezionali, in grado di caricare e scaricare energia prima di lasciare lo stabilimento. È un esempio di ciò che nei prossimi anni accadrà su scala più vasta, ad esempio sui grandi parcheggi di un aeroporto o di un centro commerciale».
